《单稳态触发器的安装与调试.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单稳态触发器的安装与调试.ppt（42页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、单稳态触发器的安装与调试 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望任务目标与要求任务目标与要求1 1知道知道555555定时器的符号、逻辑功能、引脚排列。定时器的符号、逻辑功能、引脚排列。2 2用仪器仪表测试用仪器仪表测试555555定时器的逻辑功能。定时器的逻辑功能。3 3用仪器仪表测试用仪器仪表测试555555定时器的应用电路。定时器的应用电路。4 4分析和仿真分析和仿真555555定时器及其应用电路。定时器及其应用电路。5 5编写文档记录基本逻辑门电路
2、的学习过程和测试结果。编写文档记录基本逻辑门电路的学习过程和测试结果。（一组交一份）（一组交一份）6 6相互交流和学习。相互交流和学习。任务三目录任务三目录任务技能训练任务技能训练任务基础知识任务基础知识任务基础知识任务基础知识学习要点：学习要点：555555定时器的基本结构、逻辑功能、定时器的基本结构、逻辑功能、555555定时器的工作原理。定时器的工作原理。由由555555定时器构成单稳态触发器和多谐振荡器的方法。定时器构成单稳态触发器和多谐振荡器的方法。（1）电路有一个稳态和一个暂稳态。（2）在外来触发脉冲作用下，电路由稳态翻转到暂稳态。（3）暂稳态是一个不能长久保持的状态，经过一段时间
3、后，电路会自动返回到稳态。暂稳态的持续时间与触发脉冲无关，仅决定于电路本身的参数。单稳态触发器在数字电路中一般用于定定定定时时时时（产生一定宽度的矩形波）、整整整整形形形形（把不规则的波形转换成宽度、幅度都相等的波形）以及延延延延时时时时（把输入信号延迟一定时间后输出）等。单稳态触发器具有下列特点：任务基础知识一任务基础知识一单稳态触发器单稳态触发器 （1）没有触发信号时电路工作在稳态。当没有触发信号时，ui为低电平。因为门G2的输入端经电阻R接至VDD，VA为高电平，因此uo2为低电平；门G1的两个输入均为0，其输出uo1为高电平，电容C两端的电压接近为0。这是电路的稳态，在触发信号到来之前
4、，电路一直处于这个状态：uo11，uo20。0011一、微分型单稳态触发器一、微分型单稳态触发器110 （2）外加触发信号使电路由稳态翻转到暂稳态。当正触发脉冲ui到来时，门G1输出uo1由1变为0。由于电容电压不能跃变，uA也随之跳变到低电平，使门G2的输出uO2变为1。这个高电平反馈到门G1的输入端，此时即使ui的触发信号撤除，仍能维持门G1的低电平输出。但是电路的这种状态是不能长久保持的，所以称为暂稳态。暂稳态时，uo10，uo21。0011 （3）电容充电使电路由暂稳态自动返回到稳态 在暂稳态期间，VDD经R和G1的导通工作管对C充电，随着充电的进行，C上的电荷逐渐增多，使uA升高。当
5、uA上升到阈值电压UT时，G2的输出uo2由1变为0。由于这时G1输入触发信号已经过去，G1的输出状态只由uo2决定，所以G1又返回到稳定的高电平输出。uA随之向正方向跳变，加速了G2的输出向低电平变化。最后使电路退出暂稳态而进入稳态，此时uo11，uo20。脉冲宽度：tp=0.7RC电路的改进电路的改进当ui的宽度很宽时，可在单稳态触发器的输入端加一个RC微分电路，否则，在电路由暂稳态返回到稳态时，由于门G1被ui封住了，会使uo2的下降沿变缓。稳态时，ui1，G1、G2均导通。uo10，uA0，uo20。ui负跳变到0时，G1截止，uo1随之跳变到1。由于电容电压不能跃变，uA仍为0，故门
6、G2截止，uo2跳变到1。在G1、G2截止时，C通过R和G1的导通管放电，使uA逐渐上升。当uA上升到管子的开启电压UT时，如果ui仍为低电平，G2导通，uo2变为0。当ui回到高电平后，G1导通，C又通过R和G1的导通管充电，电路恢复到稳定状态。二、积分型单稳态触发器二、积分型单稳态触发器三、集成单稳态触发器三、集成单稳态触发器74121A1和和A2是两个下降沿有效的触发信号输入端，是两个下降沿有效的触发信号输入端，B是上升沿是上升沿有效的触发信号输入端。有效的触发信号输入端。集成单稳态触发器集成单稳态触发器7412174121的外部元件连接方法的外部元件连接方法:（a a）使用外部电阻）使
7、用外部电阻Rext且电路为下降沿触发的连接方式且电路为下降沿触发的连接方式.（b b）使用内部电阻）使用内部电阻Rint且电路为上升沿触发的连接方式。且电路为上升沿触发的连接方式。(a)(b)7412174121的主要参数的主要参数(1)(1)输出脉冲宽度输出脉冲宽度t tW W 使用外接电阻：使用外接电阻：t tW W 0.70.7R RextextC C 使用内部电阻：使用内部电阻：t tW W 0.70.7R RintintC C（2 2）输入触发脉冲最小周期）输入触发脉冲最小周期T Tminmin T Tminmin=t tW Wt tre re t trere是恢复时间。是恢复时间。
8、（3 3）周期性输入触发脉冲占空比）周期性输入触发脉冲占空比q q 定义：定义：q q=t tW W/T T 最大占空比：最大占空比：q qmaxmax=t tW W/T Tminmin 7412174121内部电阻内部电阻=2k=2k，外接电阻，外接电阻R Rextext可在可在1.41.440k40k之间选择，之间选择，外接电容外接电容C C可在可在10pF10pF10F10F之间选择，之间选择，所以，当所以，当R R=2k=2k时，时，最大占空比最大占空比q qmaxmax为为67%67%；当当R R=40k=40k时，最大占空比时，最大占空比q qmaxmax可达可达90%90%。四、
9、由四、由555定时器构成的单稳态触发器定时器构成的单稳态触发器接接通通VCC后后瞬瞬间间，VCC通通过过R对对C充充电电，当当uc上上升升到到2VCC/3时时，比比较较器器C1输输出出为为0，将将触触发发器器置置0，uo0。这这时时Q=1，放放电电管管T导导通通，C通通过过T放放电电，电路进入稳态。电路进入稳态。ui到到来来时时，因因为为uiVCC/3，使使C20，触触发发器器置置1，uo又又由由0变变为为1，电电路路进进入入暂暂稳稳态态。由由于于此此时时Q=0，放放电电管管T截截止止，VCC经经R对对C充充电电。虽虽然然此此时时触触发发脉脉冲冲已已消消失失，比比较较器器C2的的输输出出变变为
10、为1，但但充充电电继继续续进进行行，直直到到uc上上升升到到2VCC/3时时，比比较较器器C1输输出出为为0，将将触触发发器器置置0，电电路路输输出出uo0，T导导通通，C放放电，电路恢复到稳定状态。电，电路恢复到稳定状态。观看观看555555动画讲解动画讲解1.1.整形整形整形整形五、单稳态触发器的应用五、单稳态触发器的应用 单稳态触发器能够把不规则的输入信号vI，整形成为幅度和宽度都相同的标准矩形脉冲vO。vO的幅度取决于单稳态电路输出的高、低电平，宽度tW决定于暂稳态时间。2.延时与定时延时与定时（1 1）延时）延时图中，图中，v/O的下降沿比的下降沿比vI的下的下降沿滞后了时间降沿滞后
11、了时间tW。（2）定时）定时当当v v/O O=1=1时，与门打开，时，与门打开，v vO O=v vF F。当。当v v/O O=0=0时，时，与门关闭，与门关闭，v vO O为低电平。为低电平。显然与门打开的时间是显然与门打开的时间是恒定不变的，就是单稳恒定不变的，就是单稳输出脉冲输出脉冲v v/O O的宽度的宽度t tW W。3.触摸定时控制开关触摸定时控制开关 555定时器构成单稳态触发器。只要用手触摸一下金属片P，由于人体感应电压相当于在触发输入端（管脚2）加入一个负脉冲，555输出端输出高电平，灯泡（RL）发光，当暂稳态时间（tW）结束时，555输出端恢复低电平，灯泡熄灭。该触摸开
12、关可用于夜间定时照明，定时时间可由RC参数调节。555 555和和T T1 1、R R3 3、R R2 2、C C4 4组成单稳定时电路，定时（即灯亮）时间组成单稳定时电路，定时（即灯亮）时间约为约为1 1分钟。当击掌声传至压电陶瓷片时，分钟。当击掌声传至压电陶瓷片时，HTDHTD将声音信号转换成电信号，将声音信号转换成电信号，经经T2T2、T1T1放大，触发放大，触发555555，使，使555555输出高电平，触发导通晶闸管输出高电平，触发导通晶闸管SCRSCR，电，电灯亮；同样，若触摸金属片灯亮；同样，若触摸金属片A A时，人体感应电信号经时，人体感应电信号经R4R4、R5R5加至加至T1
13、T1基极，基极，也能使也能使T1T1导通，触发导通，触发555555，达到上述效果。，达到上述效果。4.触摸、声控双功能延时灯触摸、声控双功能延时灯本节小结单稳态触发器具有一个稳态。由门电路构成的单稳态触单稳态触发器具有一个稳态。由门电路构成的单稳态触发器和基本发器和基本RSRS触发器在结构上也极为相似，只有用于反馈的触发器在结构上也极为相似，只有用于反馈的耦合网络不同。耦合网络不同。单稳态触发器可以由门电路构成，也可以由单稳态触发器可以由门电路构成，也可以由555555定时定时器构成。在单稳态触发器中，由一个暂稳态过渡到稳态，器构成。在单稳态触发器中，由一个暂稳态过渡到稳态，其其“触发触发”
14、信号也是由电路内部电容充（放）电提供的，信号也是由电路内部电容充（放）电提供的，暂稳态的持续时间即脉冲宽度也由电路的阻容元件决定。暂稳态的持续时间即脉冲宽度也由电路的阻容元件决定。单稳态触发器不能自动地产生矩形脉冲，但却可以把其它单稳态触发器不能自动地产生矩形脉冲，但却可以把其它形状的信号变换成为矩形波，用途很广。形状的信号变换成为矩形波，用途很广。任务基础知识二任务基础知识二多谐振荡器多谐振荡器一、由一、由555定时器构成的多谐振荡器定时器构成的多谐振荡器 接接通通VCC后后，VCC经经R1和和R2对对C充充电电。当当uc上上升升到到2VCC/3时时，uo=0，T导导通通，C通通过过R2和和
15、T放放电电，uc下下降降。当当uc下下降降到到VCC/3时时，uo又又由由0变变为为1，T截截止止，VCC又又经经R1和和R2对对C充充电电。如如此此重重复复上上述述过过程程，在输出端在输出端uo产生了连续的矩形脉冲。产生了连续的矩形脉冲。占空比可调的振荡器占空比可调的振荡器 在多谐振荡电路中加入二极管VD1、VD2和一个可调电阻RW，可将电容C的充、放电回路分开，构成占空比可调的振荡器。二、二、RC环形多谐振荡器环形多谐振荡器在t1时刻，ui1（uo）由0变为1，于是uo1（ui2）由1变为0，uo2由0变为1。由于电容电压不能跃变，故ui3必定跟随ui2发生负跳变。这个低电平保持uo为1，
16、以维持已进入的这个暂稳态。在这个暂稳态期间，uo2（高电平）通过电阻R对电容C充电，使ui3逐渐上升。在t2时刻，ui3上升到门电路的阈值电压UT，使uo（ui1）由1变为0，uo1（ui2）由0变为1，uo2由1变为0。同样由于电容电压不能跃变，故ui3跟随ui2发生正跳变。这个高电平保持uo为0。至此，第一个暂稳态结束，电路进入第二个暂稳态。第一暂稳态及其自动翻转的工作过程第二暂稳态及其自动翻转的工作过程在t2时刻，uo2变为低电平，电容C开始通过电阻R放电。随着放电的进行，ui3逐渐下降。在t3时刻，ui3下降到UT，使uo（ui1）又由0变为1，第二个暂稳态结束，电路返回到第一个暂稳态
17、，又开始重复前面的过程。三、三、CMOS多谐振荡器多谐振荡器在t1时刻，uo由0变为1，由于电容电压不能跃变，故ui1必定跟随uo发生正跳变，于是ui2（uo1）由1变为0。这个低电平保持uo为1，以维持已进入的这个暂稳态。在这个暂稳态期间，电容C通过电阻R放电，使ui1逐渐下降。在t2时刻，ui1上升到门电路的开启电压UT，使uo1（ui2）由0变为1，uo由1变为0。同样由于电容电压不能跃变，故ui1跟随uo发生负跳变，于是ui2（uo1）由0变为1。这个高电平保持uo为0。至此，第一个暂稳态结束，电路进入第二个暂稳态。第一暂稳态及其自动翻转的工作过程第二暂稳态及其自动翻转的工作过程在t2
18、时刻，uo1变为高电平，这个高电平通过电阻R对电容C充电。随着放电的进行，ui1逐渐上升。在t3时刻，ui1上升到UT，使uo（ui1）又由0变为1，第二个暂稳态结束，电路返回到第一个暂稳态，又开始重复前面的过程。四、四、石英晶体多谐振荡器石英晶体多谐振荡器有两个谐振频率。当有两个谐振频率。当f f=f fs s时，为串联谐振，石英晶体的电抗时，为串联谐振，石英晶体的电抗X X=0=0；当当f f=f fp p时，为并联谐振，石英晶体的电抗无穷大。时，为并联谐振，石英晶体的电抗无穷大。由晶体本身的特性决定：由晶体本身的特性决定：f fs s f fp p f f0 0（晶体的标称频率）（晶体的
19、标称频率）石英晶体的选频特性极好，石英晶体的选频特性极好，f f0 0十分稳定，其稳定度可达十分稳定，其稳定度可达1010-10-101010-11-11。1.石英晶体的选频特性石英晶体的选频特性2.石英晶体多谐振荡器石英晶体多谐振荡器（1）串联式振荡器 R1、R2的的作作用用使使两两个个反反相相器器在在静静态态时时都都工工作作在在转转折折区区，成成为为具具有有很强放大能力的放大电路。很强放大能力的放大电路。对对于于TTL门门，常常取取R1=R2=0.72k，若若是是CMOS门门则则常常取取R1=R2=10100M；C1=C2是耦合电容。是耦合电容。石石英英晶晶体体工工作作在在串串联联谐谐振振
20、频频率率f0下下，只只有有频频率率为为f0的的信信号号才才能能通通过过，满满足足振振荡荡条条件件。因因此此，电电路路的的振振荡荡频频率率=f0，与与外外接接元元件件R、C无无关关，所所以这种电路振荡频率的稳定度很高。以这种电路振荡频率的稳定度很高。（2）并联式振荡器）并联式振荡器 R RF F是偏置电阻，保证在静态时使是偏置电阻，保证在静态时使G G1 1工作转折区，构成一个反相放大器。工作转折区，构成一个反相放大器。晶晶体体工工作作在在略略大大于于f fS S与与 f fP P之之间间，等等效效一一电电感感，与与C C1 1、C C2 2共共同同构构成成电电容容三三点式振荡电路。点式振荡电路
21、。电路的振荡频率电路的振荡频率=f f0 0。反相器反相器G G2 2起整形缓冲作用，同时起整形缓冲作用，同时G G2 2还可以隔离负载对振荡电路工作的影响。还可以隔离负载对振荡电路工作的影响。1.简易温控报警器简易温控报警器五、多谐振荡器应用实例五、多谐振荡器应用实例2.模拟声响电路模拟声响电路 将振荡器的输出电压uo1，接到振荡器中555定时器的复位端（4脚），当uo1为高电平时振荡器振荡，为低电平时555定时器复位，振荡器停止震荡。举例：报警器（另一种方案）举例：报警器（另一种方案）3.双音门铃双音门铃4.秒脉冲发生器秒脉冲发生器 CMOSCMOS石石英英晶晶体体多多谐谐振振荡荡器器产产
22、生生f f=32768Hz=32768Hz的的基基准准信信号号，经经T T/触触发发器器构构成成的的1515级级异异步步计计数数器器分分频频后后，便便可可得得到到稳稳定定度度极极高高的的秒秒信信号号。这这种种秒秒脉脉冲冲发发生生器器可可做做为为各各种种计计时时系统的基准信号源。系统的基准信号源。多谐振荡器分频电路秒信号发生器秒信号发生器秒信号发生器秒信号发生器本节小结多谐振荡器是一种自激振荡电路，不需要外加输入信号，就可以自动地产生出矩形脉冲。多谐振荡器可以由门电路构成，也可以由555定时器构成。由门电路构成的多谐振荡器和基本RS触发器在结构上极为相似，只是用于反馈的耦合网络不同。RS触发器具
23、有两个稳态，多谐振荡器没有稳态，所以又称为无稳电路。在多谐振荡器中，由一个暂稳态过渡到另一个暂稳态，其“触发”信号是由电路内部电容充（放）电提供的，因此无需外加触发脉冲。多谐振荡器的振荡周期与电路的阻容元件有关。任务技能训练一任务技能训练一硬件实验硬件实验 了解了解555555定时器的结构和工作原理。定时器的结构和工作原理。掌握用掌握用555555定时器组成几种常用的脉冲发生器。定时器组成几种常用的脉冲发生器。熟悉用示波器测量熟悉用示波器测量555555电路的脉冲幅度、周期和脉宽的方法。电路的脉冲幅度、周期和脉宽的方法。一、实验目的和任务一、实验目的和任务实验一实验一 555 555定时器及其
24、应用定时器及其应用二、实验内容及步骤二、实验内容及步骤 如图是单稳态触发器原理图，触发信号从如图是单稳态触发器原理图，触发信号从2管脚输入，输出管脚输入，输出矩形波的暂稳态时间为矩形波的暂稳态时间为TW1.1RC，要求输入的触发信号的脉冲，要求输入的触发信号的脉冲宽度小于宽度小于TW（TP TW），改变），改变RC的大小，观察输出波形并记的大小，观察输出波形并记录输出暂稳态时间。录输出暂稳态时间。1.1.单稳态触发器单稳态触发器 如图是多谐振荡器原理图，将如图是多谐振荡器原理图，将555定时器插在定时器插在IC插座上，按插座上，按图接好连线，用示波器观察电容图接好连线，用示波器观察电容C两端以
25、及输出端口的波形（波两端以及输出端口的波形（波形如图）；测量形如图）；测量T1、T2大小并与计算值比较。大小并与计算值比较。2.2.多谐振荡器多谐振荡器三、实验问题与讨论三、实验问题与讨论 1555定时器的基本结构、逻辑功能和工作原理。定时器的基本结构、逻辑功能和工作原理。2用用555定时器设计一个整形电路。给定输入触发信号重定时器设计一个整形电路。给定输入触发信号重复频率为复频率为500HZ，要求输出脉宽为，要求输出脉宽为0.5ms，试计算定时元件，试计算定时元件RC，并用实验证明。并用实验证明。3555定时器构成的多谐振荡器，其振荡周期和占空比的定时器构成的多谐振荡器，其振荡周期和占空比的改变与哪些因素有关？若只需改变周期，而不改变占空比应调改变与哪些因素有关？若只需改变周期，而不改变占空比应调整哪个元件参数？整哪个元件参数？